アミロイドの沈着は、さまざまな病気の最大の特徴し、多くの異なった器官を苦しめます。本稿では、発光性共役オリゴチオフェン蛍光蛍光顕微鏡技術との組み合わせで染色の応用について説明します。この染色法は、検出と臨床的および科学的設定でタンパク質凝集体の探査のための強力なツールを表します。
全身組織のアミロイドとして沈殿物蛋白質は、原因や病気の多数の結果をすることができます。これらの中で我々 は血清アミロイド A、トランスサイレチンと igg 抗体軽鎖が肝臓、手根でアミロイドとして預金主に中枢神経系や全身性アミロイドーシスを悩ませているアルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患を見つけるトンネル、脾臓、腎臓、心臓やその他の末梢の組織。アミロイドは、知られているし、しばしばコンゴ赤 Thioflavin T (ThT) や Thioflavin (ThS) などアミロイドの特定の染料を使用してより多くの世紀のため研究されています。発光性共役オリゴチオフェン (LCOs) と呼ばれるこれらの染料に最近開発された補完の例として heptamer ホルミル チオフェン酢酸 (hFTAA) を提案する.hFTAA は使いやすい、蛍光抗体で染色または他の細胞のマーカーとの互換性です。広範な研究は、その hFTAA 検出従来アミロイド染料より疾患タンパク質凝集体のより広い範囲を証明しています。さらに、hFTAA は、アミロイド線維多型の研究を許可するように異なる集計から光学割り当ての適用もできます。イメージング手法の適用は任意ですが、ここではハイパー スペクトル イメージング (HIS) を示す、レーザー走査型共焦点顕微鏡と蛍光寿命イメージング (FLIM)。これらの例は、LCOs に形成の詳細な知識とアミロイドの構造特性を得るためのツールとして使用できますイメージング技術のいくつかを示します。技術に重要な制限事項はすべて従来の光学顕微鏡検査の技術、検出を許可する骨材の顕微鏡サイズの要件。さらに、集計では、hFTAA をバインドできるようにする反復的な β-シート構造を含むべきであります。凝集構造または構造を変更する固定および/またはエピトープの過剰な暴露は、貧しい hFTAA バインドをレンダリングし、したがって正確なイメージングへの制限を提起できます。
組織におけるアミロイドの沈着は、アルツハイマー病、パーキンソン病、全身性アミロイド症、プリオン病等の番号疾患病理学的特徴です。アミロイド病とまで 40 の異なった蛋白質に近い人間1でアミロイドの前駆物質として分類されているという事実の有病率、にもかかわらずアミロイドの沈着と病気の表現型との関係について少し知られています。人間の患者からサンプルの組織はずっと診断および科学的な目的のための両方を使用します。アミロイドと動作、寿命、および他の表現型の読み取り数との相関を調査するため多数の動物モデルが確立されている病気の進行2,3アウト。大きな努力は、創薬といくつかの私たちの最も恐れられている広範な病気と戦うための設計で行われています。しかし、遺伝子型、表現型、アミロイド斑の負荷、および薬剤管理の間の接続の評価はなくまっすぐ進むです。染色および組織のアミロイド イメージング用のツールは無愛想が多いし、アミロイド線維形成と構造の低解像度情報を提供します。
コンゴ赤の複屈折、ThT、ThS 蛍光検出およびアミロイド病4の動物モデルとポスト mortem サンプル患者の生検から組織サンプルを分析するための古典的な方法の例を示します。これらの技術は数十年 (1920 年代以来コンゴ赤と ThT と 1960 年代からの微分) に使用されているおよびインストルメンテーションが洗練されている、詳細な分析では、染色の手順と分析が実行されています。ほぼ世紀前と同様。
高感度の新規アミロイド染料、hFTAA5、成熟したアミロイドの検出と同様に、高精度で小型の未熟なタンパク質付着物の検出ができるの利用について述べる。従来の染料と比較して、hFTAA、タンパク質凝集体5,6,7を関連付けられた病気の広い範囲を検出する証明されました。さらに、hFTAA は、異なる集計型8の光学割り当ての適用もできます。ここで、hFTAA 染色とプリオン病とアミロイド β 前駆体タンパク質 (APP) トランスジェニック マウス プラークにおけるアルツハイマー病9,10 を模倣するように設計の確立された動物モデルから組織の解析について述べる.全身性アミロイドーシス患者から診断の解析とポストの mortem サンプルも表示します。LCOs; 1 つのプラーク内の立体配座の違いを報告することができます組み込みのプロパティがあります。そして、バインディングおよび蛍光に関するさまざまなプロパティと 2 つの LCOs を組み合わせて違いは11に顕著さら。落射蛍光顕微鏡のロングパス フィルターを装備、ハイパー スペクトル カメラ ヘッドを使用してスペクトル特性の客観的分類とスペクトル解析のための顕微鏡写真の記録を有効にします。励起ソースとして波長可変レーザ共焦点レーザー蛍光顕微鏡を使用して、詳しくアミロイド斑の 3 次元プロパティを評価します。波長可変レーザ励起スペクトルのコレクションを有効にし顕微鏡で発光波長の選択以下の手順により、LCO 蛍光、蛍光抗体法によりターゲット蛋白質のアミロイドの共局在を決定するための共同のイメージング。FLIM は、LCOs に課せられた立体配座の違いに前例のない感度を提供し、蛍光発光スペクトルでは検出されない可能性がありますの違いを明らかにします。
記載されている染色法と主な目標は、小さな amyloid 沈殿物の高感度検出を容易にして内アミロイド構造多型を特徴付けるため。この知識は、タンパク質凝集疾患の基本的な理解のために重要です。
異常に折られた蛋白質のアミロイドへの堆積は、多くの病気プロセスのキー イベントです。細胞外のアミロイド a β ペプチドの構成、過リン酸化タウによって形成される細胞内の蛋白のもつれはアルツハイマー病患者の脳で発見されます。異なった蛋白質、例えばトランスサイレチン (TTR)、血清アミロイド A タンパク質 (SAA)、igg 抗体軽鎖ミスフォールドタンパクと中枢神経系の外組織のアミロイド沈着としてマニフェストの範囲。アミロイド堆積物が知られており、我々 はまだ以上の世紀の勉強不足かアミロイドの詳細な知識が、分子レベルでこのプロセスを防ぐために何を行うことができます堆積が開始されます。アルツハイマー病、アミロイドーシスのプロセスがどのように神経変性に関連付けられてであるかを裏付ける必要です。アミロイドーシスの治療法のミッションで 1 つのキーのクエストは小説を開発するアミロイドの発生、進行、および回帰; 監視のためのツールを微調整したがって対象となるアミロイド検出は鍵です。長い目で見れば、臨床診断感度および選択性アミロイド染色方法7,15の増加からお越しの。この点で現在の課題は途方もなく、非常に活発な研究領域です。臨床開発、臨床試験の 1 つの主な問題は、予後診断です。これらの病気の可能性があります開始も症状が現れるが、そこの治療が病気の識別をする必要がありますを開始する前にします。ここで、感度は新規方法論の重要な側面です。さらに、いくつかのタンパク質の凝集体、有毒である、いくつかが、保護およびいくつか、中立的なために、この問題はさらに複雑です。したがって神経変性タンパク質の凝集疾患の多様性を報告した異種表現型を説明する集計別種の存在が示唆されているので、特定の集約型を監視する機能は不可欠です。例えば、プリオン蛋白質は、アミノ酸の同一の一次シーケンスことができます特定のプリオン株に上昇を与える個別の集計型に折り畳ま方法の典型的な例です。同様な多型は、a β ペプチド、α-シヌクレイン、タウに報告されています。この点で、LCOs は、異なる集計から光学割り当ての卓越したツールであると示されています。プリオン系統特異蛋白質を集約、いくつかの種類の全身性アミロイドーシスとして多型の a β は、たんぱく質とタウ凝集体は、LCOs のコンホメーション誘導光学現象により区別されています。
アミロイドの沈着は、分子の精密の生化学や生物物理学的方法と浸透しにくい組織で行われるイベントです。プローブ イベント前のヴィヴォ体内および体外同じ LCO 分子を使用する可能性体内で前のヴィヴォまたはを適用することは技術を使用して発生する解明のイベントのステージを設定します体外11,17のサンプルします。最近報告された高分解能構造モデルを示して LCO 型米州自由貿易地域 (pFTAA) 結合すること 6 レジスタで平行 β ストランド18にわたる線維の軸と平行に整列側鎖によって形成された空洞であることを示す原子分解能 LCO ターゲットのエンティティに関する知識を得ることが可能です。本質的には pFTAA の結合共振器と結合モードはコンゴ赤19、反復的な正荷電 Lys 側鎖と並ぶ溝によって決まりますに似ています。LCOs の親和性は、コンゴ赤チェーンの柔軟性と疎水性空洞に向かってチオフェン環の硫黄原子の強いファンデルワールス相互作用による可能性が高いとより良い比較する表示されます。Prefibrillar 種 (ThT 応答) の前に5,20の検出が表示されます繰り返し β シート、レジスタで並列-β ストランド、なる pFTAA よりも長い 2 つのチオフェンをされている hFTAA の構成に依存最大 8 β 鎖の交差に します。
汚損のプロトコルは、次の手順で撮影トラブルに注意を支払う必要があります: (i) 固定: 組織サンプルの豊富な固定できるアミロイド構造を混乱させるし、誘起蛍光スペクトルの変化を検出する可能性を制限hFTAA 分子の立体構造の歪み。新鮮凍結材料から凍結切片の軽度の固定は最適なスペクトル分解能を達成するために好まれる。ただし、hFTAA は染色し、アミロイドが減少効果とスペクトル変化少ない固定ティッシュの蛍光を発する。(ii) エピトープ露出: 抗体の結合のためにバインドする hFTAA のための能力を減らすかもしれない時折のエピトープの露出を達成するために組織の前処理は、アミロイド構造を中断します。これは問題、エピトープ露出は抗体の汚損のプロトコル、抗体の hFTAA の連続部分を使用して重要なステップ、それぞれ考えられます。(iii) overstaining: hFTAA は非常に敏感。作業ソリューションは、nM の低濃度に保つ必要があります。問題の背景を汚す場合 hFTAA の濃度が低下します。組織でスパース hFTAA をバインド要素では、hFTAA の過剰は集計でき、取り付け中に蓄積されます。これは、組織自体の焦点面ではない蛍光として認識されます。これが表示された場合は、カバー スリップ セクションのスライドすることができます、PBS で洗浄し、新鮮な取り付け中、新しいカバー スリップ マウントまで PBS でマウントされたスライドを浸します。(iv) フィルター ベース イメージング: ロングパス フィルターまたは複数検出チャンネルを使用してスペクトル大抵解決蛍光について述べる。hFTAA は、短いパス フィルターを使用しても監視できます。コントラストを削減し、複数の色を検出する可能性を廃止することを認識ください。
過去年にわたって明らかと研究ツール、蛍光 LCOs、hFTAA が非常に有望なプロパティを表示する、特になっています。結果は、様々 なタンパク質と病気の状態、血清アミロイド A、トランスサイレチン、免疫グロブリン軽鎖の全身性アミロイド (タウ、封入体筋炎) 細胞内凝集体の hFTAA 検出に至る実証されている (カッパとラムダ) seminogelin 1、プリオン蛋白質 (臨床サンプルを含む)21膵島アミロイドポリペプチド インスリン7,15診断ツールとして hFTAA の実装の制限要因は、ルーチンのアミロイドの病理学研究所でその蛍光顕微鏡は広く使用されませんです。さらに、診療所で彼は容易に利用できません。ただし、hFTAA のアミロイド染色し、蛍光顕微鏡フィルター ベースの蛍光顕微鏡で臨床検査室で使用されているし、する必要があります。無料診断法として考慮されます。これは最近トランスサイレチン アミロイドーシス自動ファッション22で蛍光性のための基本的な設定を使用して手根管生検で実証されました。
さらに、に加えて、各種のタンパク質 hFTAA 蛍光認識様々 な線維の種類と事前維アミロイド凝集体、例えば経路維種が検出され、特徴付けられます。この文書に 3 つの顕微鏡検査の技術を使用してさまざまなサンプルに 1 つ LCO を説明してきました。生体分子ターゲットの多彩な検出など、表面プラズモン共鳴 (SPR)23で相互作用の記録と陽電子放出のカイネティックスの LCOs の開発に関する合成における構造制御の使用を許可しても断層レントゲン写真撮影 (ペット)24。
これまでに 25 以上の異なる LCOs が公開されています。アミロイド イメージングの LCOs の使用の増加が増加するは、知識とこれら疾患に関連する集計の組み立て、分解、および臓器・存在している個人に干渉について理解します。
The authors have nothing to disclose.
著者らは、蛍光顕微鏡と阻害される、ヨハン ・ Bijzet、Bouke Hazenberg、フランク ヘップナー、マティアス Jucker、テレーズ Klingstedt、カリン magnusson 氏、クリスティーナ ・ Sigurdson、ダニエル ・ Sjölander、上のアドバイスをミカエル ・ リンドグレンやチャナン Sluzny を感謝したいです。クリストフ ・ Röcken、グニラ Westermark、Westermark あたり、貢献するティッシュ セクションまたはこの文書に表示されます顕微鏡のクルト ・ Zatloukal。記載表示されているデータのコレクションはスウェーデンの脳財団 (Hjärnfonden)、スウェーデンのアルツハイマー協会 (Alzheimerfonden)、スウェーデンの研究議会 (VR)、ヨーラン ・ グスタフソン協会ゲオルクから拠出金によって賄わされている &アストリッド オルソンと EU FP7 健康プロジェクト LUPAS、リンショーピン大学。
hFTAA/Amytracker545 | Ebba Biotech | ||
Dako fluorescene mounting medium | Agilent technologies | GM304 | |
LeicaDM6000 | Leica | ||
Lumen 200 | Prior | ||
Spectraview system | ASI spectral imaging | ||
Spectraview software | ASI spectral imaging | ||
LSM780 | Zeiss | ||
Zen 2010b v6.0 software | Zeiss | ||
FLIM system | Becker & Hickl | ||
Ar/ML 458/488/514 | Zeiss | ||
Tunable Laser In Tune | Zeiss |